本发明专利技术涉及能够从液体混合物中吸附或选择性分离组分的离子交换剂，具体涉及一种改性的离子交换剂。本发明专利技术的改性双树脂离子交换剂包括凝胶强酸型Ａｌ－型离子交换树脂和大孔弱酸型Ａｌ－型离子交换树脂，其制备方法依次包括凝胶强酸型Ａｌ－型离子交换树脂的制备、大孔弱酸型Ａｌ－型离子交换树脂的制备和按比例混合凝胶强酸型Ａｌ－型离子交换树脂和大孔弱酸型Ａｌ－型离子交换树脂。本发明专利技术的改性双树脂离子交换剂可用于去除重金属离子和氟离子等，主要用于去除氟离子，特别是光伏废水中的氟离子。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能够从液体混合物中吸附或选择性分离组分的离子交换剂，具体涉 及一种改性的离子交换剂。
技术介绍
离子交换树脂是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通 过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活 性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶 液中能离解出某些阳离子(如H或Na)或阴离子(如OH-或Cl-)，同时吸附溶液中原来 存有的其他阳离子或阴离子，即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中 的离子分离出来。离子交换树脂根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，根据树脂 的物理结构分为凝胶型和大孔型。凝胶型树脂具有高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔，较适合用于吸 附无机离子，它们的直径较小，一般为0.3 0.6nm，不容易再生。大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有 大量永久性的微孔，再导入交换基团制成。大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很 大，活性中心多，离子扩散速度快。使用时的作用快、效率高，所需处理时间缩短。大 孔树脂还有多种优点耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及 对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。离子交换树脂依离子交换能力的特征可分为1.强酸型阳离子交换树脂主要含有强酸性的反应基如磺酸基(一SO3H)，此离子 交换树脂可以交换所有的阳离子；2.弱酸型阳离子交换树脂具有较弱的反应基如羧基(一COOH基)，此离子交换 树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Na+、K+等无法进行 交换。一般强酸性树脂可在所有pH值范围内操作，但其交换容量较小，而必须经常 再生，此外又因再生效率较差，所需再生剂费较高，但可以除去所有硬度离子，或调节 pH。弱酸性树脂具有较高的交换容量，再生效率较高，所需再生剂较少，但仅能在有限 的pH值范围内操作，以及仅能除去暂时硬度离子。 US4500652公开了一种阳离子交换剂的制备方法，其中聚合的苯乙烯、二乙烯 基苯和甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸烷酯悬浮液可不用溶胀剂进行磺化。然而所述方法 要求作为磺化剂的硫酸浓度在95-100%。其缺点是磺化中产生的废硫酸再利用有很大限 制；第二个缺点是等温分布，如在100°C、5小时时，它在控制技术和高能量消耗上要求 高支出；第三个缺点是制备的阳离子交换剂产品中破裂珠比例在5-10%。“王晓波.张晓慧.用Al-型强酸性阳离子交换树脂除氟的试验研究.齐齐哈尔大 学学报.Vol.16.No.4Dec.2000”报道将001 X7强酸性阳离子交换树脂在不同条件下将 硫酸铝溶液改型为Al-型，用于除氟，除氟容量最高是5.301!^/&除氟后的树脂仍用硫酸 铝再生。“李华.孔令东.改性阳离子交换树脂的制备及其除氟性能研究.中北大学学 报.VO1.29.NO.4 2008”报道了一种改性树脂，它是采用强酸性阳离子交换树脂001 X7苯 乙烯系磺酸钠型树脂为载体，负载H+、Al3+、La3+制成3种球状吸附剂，研究表明Al改 性树脂除氟效果最好，最佳除氟条件下的吸附浓度为12mg/L。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种改性双树脂离子交换剂，它克服了一般强酸性离 子交换树脂、弱酸性离子交换树脂、大孔型离子交换树脂、凝胶型离子交换树脂的缺 点，综合了其优点，具有交换容量大、使用寿命长、不易破裂的特性。本专利技术的目的之二是提供一种改性双树脂离子交换剂的制备方法。本专利技术的目的之三是提供一种改性双树脂离子交换剂的用途。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的一种改性双树脂离子交换剂，它包括凝胶强酸型Al-型离子交换树脂和大孔弱酸型 Al-型离子交换树脂。本专利技术的改性双树脂离子交换剂综合了凝胶型树脂易于吸附无机离子、强酸型 树脂适合在较宽pH值范围内操作、大孔型树脂不易碎裂且抗污染力强、弱酸型树脂再生 效率大且交换容量高的优点，是一种新型高效的双树脂离子交换剂。优选地，所述的凝胶强酸型Al-型离子交换树脂和大孔弱酸型Al-型离子交换树 脂的摩尔质量比为(0.5-3): (1-4)。本专利技术人经多次试验证明，采用摩尔质量比为(0.5-3):(1_4)的凝胶强酸型 Al-型离子交换树脂和大孔弱酸型Al-型离子交换树脂对除氟效果好，且再生效率高。更优选地，凝胶强酸型Al-型离子交换树脂与大孔弱酸型Al-型离子交换树脂的 摩尔质量比为1:1。当高氟水和Al-型树脂接触时，可发生如下反应 (R-SO3) 3A1+F = (R-SO3) 2A1F+ (R-SO3) ^优选地，所述的凝胶强酸型Al-型离子交换树脂粒径为0.2-0.3_，含水量为 48-52%,湿真密度为 1.28-1.32g/ml，圆球率 >98%。优选地，所述的大孔弱酸型Al-型离子交换树脂粒径为0.6-l.lmm，含水量为 50-56%，湿真密度为1.45-1.84g/ml，圆球率沖8%。树脂颗粒圆球率高，证明树脂不易破裂。一种改性双树脂离子交换剂的制备方法，依次包括以下步骤A.凝胶强酸型Al-型离 子交换树脂的制备常温常压下在固定床反应器中填充1体 积份的凝胶强酸型H-型苯乙烯系树脂，注入4-8倍体积份的质量百分比浓度为6-10%的 硫酸铝溶液或焦硫酸铝溶液，浸泡l_3h,然后用去离子水清洗，备用；B.大孔弱酸型Al-型离子交换树脂的制备常温常压下在固定床反应器中填充1体积份的大孔弱酸型H-型丙烯酸系树脂，注入4-8倍体积份的质量百分比浓度为3-5%的 硫酸铝溶液或焦硫酸铝溶液，浸泡0.5-2.5h,然后用去离子水清洗，备用；C.按比例混合上述步骤制备的凝胶强酸型Al-型离子交换树脂和大孔弱酸型Al-型离 子交换树脂。优选地，所述步骤A的浸泡时间为2h。本专利技术人经多次试验证明，步骤A的浸 泡时间为2h时，凝胶强酸型H-型苯乙烯系树脂改性制备凝胶强酸型Al-型离子交换树脂 的反应进行的最彻底。优选地，所述步骤B的浸泡时间为1.8h。本专利技术人经多次试验证明，步骤B的 浸泡时间为1.8h时，大孔弱酸型H-型丙烯酸系树脂改性制备大孔弱酸型Al-型离子交换 树脂的反应进行的最彻底。优选地，所述步骤C的比例为(0.5-3): (1-4)的摩尔比。 强酸性H型离子交换树脂对铝离子有较大的亲和力，树脂与铝盐溶液接触易转 变为Al-型树脂。离子交换反应为3R-S03H+A13+ = (R-SO3) 3A1+3H+由于该反应是可逆的，在酸度过高时将不利于改性反应，甚至进行的不完全。另一 方面，铝离子在水溶液中要水解A13++H20 = Al (OH)2++ H+ Al (OH)2++ H2O = Al (OH) ++ H+ Al(OH)++ H2O=Al(OH)3 I +H+溶液的酸度过高或过低都将促进水解，影响改性反应的进行，甚至反应进行的不完 全。特别是有Al (OH)3沉淀生成时，将堵塞树脂的交换孔，使其失去交换能力。3%硫 酸铝溶液的pH值为2.5，在pH值为3.5左右时，Al (OH) 3沉淀开始形成，因此pH值控 制在1-2为佳。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性双树脂离子交换剂，其特征在于：它包括凝胶强酸型Ａｌ－型离子交换树脂和大孔弱酸型Ａｌ－型离子交换树脂。
【技术特征摘要】
1.一种改性双树脂离子交换剂，其特征在于它包括凝胶强酸型Al-型离子交换树 脂和大孔弱酸型Al-型离子交换树脂。2.根据权利要求1所述的改性双树脂离子交换剂，其特征在于所述的凝胶强酸型 Al-型离子交换树脂和大孔弱酸型Al-型离子交换树脂的摩尔质量比为(0.5-3) (1-4)。3.根据权利要求1或2所述的改性双树脂离子交换剂，其特征在于所述的凝胶强 酸型Al-型离子交换树脂粒径为0.2-0.3mm，含水量为48_52%，湿真密度为1.28_1.32g/ ml,圆球率298%。4.根据权利要求1或2所述的改性双树脂离子交换剂，其特征在于所述的大孔弱 酸型Al-型离子交换树脂粒径为0.6-1.1mm，含水量为50_56%，湿真密度为1.45_1.84g/ ml,圆球率298%。5.根据权利要求1所述的一种改性双树脂离子交换剂的制备方法，依次包括以下步骤A.凝胶强酸型Al-型离子交换树脂的制备常温常压下在固定床反应器中填充1体 积份的凝胶强酸型H-型苯...
【专利技术属性】
技术研发人员：周文雄，
申请(专利权)人：湖州欣格膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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